論文の概要: Probing non-equilibrium dissipative phase transitions with trapped-ion quantum simulators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.06199v2
• Date: Fri, 1 Dec 2023 16:29:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-04 17:34:48.878630
• Title: Probing non-equilibrium dissipative phase transitions with trapped-ion quantum simulators
• Title（参考訳）: トラップイオン量子シミュレータによる非平衡散逸相転移の探索
• Authors: Casey Haack, Naushad Ahmad Kamar, Daniel Paz, Mohammad Maghrebi, Zhexuan Gong
• Abstract要約: 制御可能な散逸を持つオープン量子多体系は、その力学と定常状態に新しい特徴を示すことができる。 この散逸相転移とその非平衡特性の強いシグネチャは、小さなシステムサイズで観測できることが示される。 この方法で構築された散逸は、より一般的な駆動散逸系のシミュレーションを可能にする可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5356944479760104
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Open quantum many-body systems with controllable dissipation can exhibit novel features in their dynamics and steady states. A paradigmatic example is the dissipative transverse field Ising model. It has been shown recently that the steady state of this model with all-to-all interactions is genuinely non-equilibrium near criticality, exhibiting a modified time-reversal symmetry and violating the fluctuation-dissipation theorem. Experimental study of such non-equilibrium steady-state phase transitions is however lacking. Here we propose realistic experimental setups and measurement schemes for current trapped-ion quantum simulators to demonstrate this phase transition, where controllable dissipation is engineered via a continuous weak optical pumping laser. With extensive numerical calculations, we show that strong signatures of this dissipative phase transition and its non-equilibrium properties can be observed with a small system size across a wide range of system parameters. In addition, we show that the same signatures can also be seen if the dissipation is instead achieved via Floquet dynamics with periodic and probabilistic resetting of the spins. Dissipation engineered in this way may allow the simulation of more general types of driven-dissipative systems or facilitate the dissipative preparation of useful many-body entangled states.
• Abstract（参考訳）: 制御可能な散逸を持つ開量子多体系は、そのダイナミクスと定常状態において新しい特徴を示すことができる。 パラダイム的な例として、散逸的横フィールドイジングモデルがある。 近年、全対全相互作用を持つこのモデルの定常状態は真に非平衡に近い臨界性であり、時間反転対称性が修正され、ゆらぎ散逸定理に違反していることが示されている。 しかし、そのような非平衡定常相転移の実験的研究は不十分である。 そこで本研究では, 連続弱光ポンピングレーザを用いて制御可能な散逸を制御可能な相転移を実証するために, 電流捕捉型量子シミュレータの現実的な実験セットアップと測定手法を提案する。 広い数値計算により、この散逸相転移とその非平衡特性の強いシグネチャは、幅広いシステムパラメータにわたって小さなシステムサイズで観測可能であることを示す。 さらに、スピンの周期的および確率的リセットを伴うフロケダイナミクスによって散逸が達成された場合、同じシグネチャも見られることを示す。 この方法で構築された散逸は、より一般的な駆動散逸系のシミュレーションや、有用な多体の絡み合った状態の散逸的な準備を容易にすることができる。

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